專利名稱：一種低溫低損傷多功能復(fù)合鍍膜的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于薄膜制備領(lǐng)域，具體地說是一種低溫低損傷多功能復(fù)合鍍膜的裝置。
背景技術(shù)：
透明有機光電器件由于具有較快的響應(yīng)速度、較少的能量消耗、更高的亮度和可加工性等優(yōu)點，已在新型平板顯示、固體照明、柔性顯示、高密度信息傳輸與存儲、新能源和光化學(xué)利用等領(lǐng)域顯現(xiàn)了廣闊的應(yīng)用前景。在這些透明有機光電器件中，通常需要在有機材料層上濺射沉積透明導(dǎo)電氧化物薄膜材料作為陰極，但傳統(tǒng)的磁控濺射技術(shù)由于靶材與有機材料襯底平行，等離子體處于靶材和襯底之間，具有一定能量的荷能粒子如反射原子(氬原子、氧原子)、濺射原子、二次電子和氧負(fù)離子等直接對有機材料襯底轟擊，導(dǎo)致?lián)p傷并引起溫度的升高；此外，等離子體的熱輻射和紫外輻射也會造成一定程度的損傷和溫升。這種沉積過程中，引起的有機材料的損傷和溫升會直接影響透明有機光電器件的性能與壽命。同時，傳統(tǒng)的硬式顯示器已經(jīng)無法滿足人們對顯示器功能的需求，而柔性顯示器有輕、薄、耐沖擊、可繞曲性且不受場合和空間限制等特性，但柔性材料熱傳導(dǎo)率低，表面溫度容易上升，限制了柔性器件的大規(guī)模應(yīng)用。因此，需要一種新型在聚合物等有機材料層上低溫低損傷高速制備陰極的裝置。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的在于提供一種可以在聚合物等有機材料上低溫低損傷高速沉積多功能復(fù)合薄膜的裝置。為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型的技術(shù)方案是:一種低溫低損傷多功能復(fù)合鍍膜的裝置，該裝置為真空裝置，由包括兩組四個矩形非平衡態(tài)磁控靶材、一個線性離子源和一個加偏壓的工件轉(zhuǎn)架在內(nèi)的真空腔體組成；其中:兩組非平衡態(tài)磁控靶材并排放置，每組中兩個靶材呈面對面放置，獨立工作或同時工作；工件轉(zhuǎn)架位于兩組非平衡態(tài)磁控靶材之間的中間位置，線性離子源位于一組非平衡態(tài)磁控靶材側(cè)面。所述的低溫低損傷多功能復(fù)合鍍膜的裝置，在每組非平衡態(tài)磁控靶材中，靶材與靶材之間距離在10-15cm可調(diào)。所述的低溫低損傷多功能復(fù)合鍍膜的裝置，在每組非平衡態(tài)磁控靶材中，靶材與靶材的角度在0-15度可調(diào)。所述的低溫低損傷多功能復(fù)合鍍膜的裝置，靶材使用直流電源驅(qū)動，靶材與靶材之間產(chǎn)生等離子體。所述的低溫低損傷多功能復(fù)合鍍膜的裝置，整個真空裝置中兩個非平衡靶材A、B為一組，另兩個非平衡靶材C、D為一組，兩組非平衡態(tài)磁控靶材單獨分別使用，或者同時使用。[0010]所述的低溫低損傷多功能復(fù)合鍍膜的裝置，線性離子源位于一組非平衡態(tài)磁控靶材側(cè)面，使用法蘭與真空腔體連接；另一組非平衡態(tài)磁控靶材側(cè)面使用相同法蘭口的盲板與真空腔體連接，或者盲板更換為線性離子源，與已有的線性離子源同時使用。所述的低溫低損傷多功能復(fù)合鍍膜的裝置，線性離子源為低溫線性離子源。本實用新型的技術(shù)原理:本實用新型將兩塊相同靶材分別呈平行鏡面放置，靶材背面的磁極相反，其中靶材和濺射的外罩分別作為陰極和陽極。靶材和靶材之間產(chǎn)生等離子體，濺射原子通過與等離子體中其它荷能粒子的碰撞，運動至靶材側(cè)面的工件架上沉積成薄膜。靶材均為負(fù)電位，在電場作用下，二次電子與氧負(fù)離子于靶材之間來回運動做螺旋狀的拉莫爾運動，從而避免了對工件的直接轟擊；等離子體區(qū)域遠(yuǎn)離工件，減少了等離子體的熱輻射和光輻射，可以實現(xiàn)在聚合物等有機材料上的低溫沉積。同時，為了提高薄膜的結(jié)合力，在濺射沉積前，使用低溫線性離子源清洗轟擊樣品；濺射時，為提高沉積速率，可使用低溫線性離子源以提高離化率。本實用新型的優(yōu)點和積極效果為:1、本實用新型提出一種低溫低損傷多功能復(fù)合鍍膜的裝置，可以屏蔽二次電子和氧負(fù)離子等造成聚合物等有機材料損傷和溫升，并通過低溫線性離子源輔助沉積，實現(xiàn)在聚合物等有機材料表面上低溫低損傷高速均勻沉積薄膜。2、本實用新型提出的裝置在聚合物等有機材料上不僅可以實現(xiàn)單一種類金屬薄膜的沉積，還可以實現(xiàn)沉積多元化合物薄膜和多層復(fù)合膜。3、本實用新型通過調(diào)節(jié)濺射氣體流量、反應(yīng)氣體種類、濺射時間、卷繞轉(zhuǎn)架的速度等，實現(xiàn)在聚合物等有機材料表面沉積不同厚度的金屬或化合物薄膜。

圖1為本實用新型裝置整個真空系統(tǒng)附加單組低溫線性離子源示意圖。圖中，I第一組靶材，分別為:第一組靶材A面IA和第一組靶材B面IB ;第二組靶材，分別為:第二組靶材C面IC和第二組靶材D面ID ;2工件轉(zhuǎn)架；3磁鐵系統(tǒng)，分別位于每組靶材的背面，其中磁鐵系統(tǒng)A部3A和磁鐵系統(tǒng)B部3B對應(yīng)于第一組靶材A面IA和第一組靶材B面1B，且磁極相反；磁鐵系統(tǒng)C部3C和磁鐵系統(tǒng)D部3D對應(yīng)于第二組靶材C面IC和第二組靶材D面1D，且磁極相反；4靶材冷卻水管，分別為:用于冷卻第一組靶材A面IA的冷卻水管4A，用于冷卻第一組靶材B面IB的冷卻水管4B，用于冷卻第二組靶材C面IC的冷卻水管4C，用于冷卻第二組靶材D面ID的冷卻水管4D ；5真空腔體；6低溫線性離子源；7盲板。圖2為本實用新型裝置中靶材角度調(diào)至15度的整個真空系統(tǒng)附加單組低溫線性離子源示意圖。圖中，I第一組靶材，分別為:第一組靶材A面IA和第一組靶材B面IB ;第二組靶材，分別為:第二組靶材C面IC和第二組靶材D面ID ;2工件轉(zhuǎn)架；3磁鐵系統(tǒng)，分別位于每組靶材的背面，其中磁鐵系統(tǒng)A部3A和磁鐵系統(tǒng)B部3B對應(yīng)于第一組靶材A面IA和第一組靶材B面1B，且磁極相反；磁鐵系統(tǒng)C部3C和磁鐵系統(tǒng)D部3D對應(yīng)于第二組靶材C面IC和第二組靶材D面1D，且磁極相反；4靶材冷卻水管，分別為:用于冷卻第一組靶材A面IA的冷卻水管4A，用于冷卻第一組靶材B面IB的冷卻水管4B，用于冷卻第二組靶材C面IC的冷卻水管4C，用于冷卻第二組靶材D面ID的冷卻水管4D ；5真空腔體；6低溫線性離子源；7盲板。圖3為本實用新型裝置整個真空系統(tǒng)附加兩組低溫線性離子源示意圖。圖中，I第一組靶材，分別為:第一組靶材A面IA和第一組靶材B面IB ;第二組靶材，分別為:第二組靶材C面IC和第二組靶材D面ID ;2工件轉(zhuǎn)架；3磁鐵系統(tǒng)，分別位于每組靶材的背面，其中磁鐵系統(tǒng)A部3A和磁鐵系統(tǒng)B部3B對應(yīng)于第一組靶材A面IA和第一組靶材B面1B，且磁極相反；磁鐵系統(tǒng)C部3C和磁鐵系統(tǒng)D部3D對應(yīng)于第二組靶材C面IC和第二組靶材D面1D，且磁極相反；4靶材冷卻水管，用于冷卻第一組靶材A面IA的冷卻水管4A，用于冷卻第一組靶材B面IB的冷卻水管4B，分別為:用于冷卻第二組靶材C面IC的冷卻水管4C，用于冷卻第二組靶材D面ID的冷卻水管4D ；5真空腔體；6低溫線性離子源，分別為:第一組低溫線性離子源6A和第二組低溫線性離子源6B。圖4為本實用新型裝置中靶材角度調(diào)至15度的整個真空系統(tǒng)附加兩組低溫線性離子源示意圖。圖中，I第一組靶材，分別為:第一組靶材A面IA和第一組靶材B面IB ;第二組靶材，分別為:第二組靶材C面IC和第二組靶材D面ID ;2工件轉(zhuǎn)架；3磁鐵系統(tǒng)，分別位于每組靶材的背面，其中磁鐵系統(tǒng)A部3A和磁鐵系統(tǒng)B部3B對應(yīng)于第一組靶材A面IA和第一組靶材B面1B，且磁極相反；磁鐵系統(tǒng)C部3C和磁鐵系統(tǒng)D部3D對應(yīng)于第二組靶材C面IC和第二組靶材D面1D，且磁極相反；4靶材冷卻水管，分別為:用于冷卻第一組靶材A面IA的冷卻水管4A，用于冷卻第一組靶材B面IB的冷卻水管4B，用于冷卻第二組靶材C面IC的冷卻水管4C，用于冷卻第二組靶材D面ID的冷卻水管4D ；5真空腔體；6低溫線性離子源，分別為:第一組低溫線性離子源6A和第二組低溫線性離子源6B。
具體實施方式
如圖1-圖4所示，本實用新型提供一種低溫低損傷多功能復(fù)合鍍膜的裝置，該裝置為真空裝置，由包括兩組四個矩形非平衡態(tài)磁控靶材、一個低溫線性離子源和一個加偏壓的工件轉(zhuǎn)架在內(nèi)的真空腔體組成；其中:兩組非平衡態(tài)磁控靶材并排放置，每組中兩個靶材呈面對面放置，獨立工作或同時工作；在每組非平衡態(tài)磁控靶材中，靶材與靶材之間距離在10-15cm可調(diào)，靶材與靶材的角度在0-15度可調(diào)，靶材使用直流電源驅(qū)動，靶材與靶材之間產(chǎn)生等離子體；工件轉(zhuǎn)架位于兩組非平衡態(tài)磁控靶材之間的中間位置，低溫線性離子源位于一組非平衡態(tài)磁控靶材側(cè)面，起離子清洗和輔助沉積的作用。所述的低溫低損傷多功能復(fù)合鍍膜的裝置，整個真空系統(tǒng)中兩個非平衡靶材A、B為一組，另兩個非平衡靶材C、D為一組，兩組非平衡態(tài)磁控靶材單獨分別使用，或者同時使用。所述的低溫低損傷多功能復(fù)合鍍膜的裝置，低溫線性離子源位于一組非平衡態(tài)磁控靶材側(cè)面，使用法蘭與真空腔體連接；另一組非平衡態(tài)磁控靶材側(cè)面使用相同法蘭口的盲板與真空腔體連接，或者盲板更換為低溫線性離子源，與已有的低溫線性離子源同時使用。所述的低溫低損傷多功能復(fù)合鍍膜的裝置，采用直流電源沉積薄膜。[0030]所述的低溫低損傷多功能復(fù)合鍍膜的裝置，使用的靶材采用純金屬靶材:鋅靶、鋁靶、銅靶、鈦靶或銀靶；或為合金靶材:鋅鋁合金；或為半導(dǎo)體氧化物靶材:銦錫氧化物(ITO)0所述的低溫低損傷多功能復(fù)合鍍膜的裝置，整個真空系統(tǒng)中兩個非平衡靶材A、B為一組，另兩個非平衡靶材C、D為一組，兩組靶材A、B和C、D的材料相同或不同，相同的靶材適用于制備同質(zhì)薄膜，不同的靶材適用于制備復(fù)合物薄膜。所述的低溫低損傷多功能復(fù)合鍍膜的裝置，實現(xiàn)工件溫度在200° C以下的鍍膜，工件的材質(zhì)為聚合物薄膜有機材料。所述的低溫低損傷多功能復(fù)合鍍膜的裝置，可實現(xiàn)鍍單層膜或多層膜，膜厚度為100-500nm之間范圍。所述的低溫低損傷多功能復(fù)合鍍膜的裝置，該工件轉(zhuǎn)架的旋轉(zhuǎn)速度在8-20轉(zhuǎn)/分可調(diào),還具有正向轉(zhuǎn)或反向轉(zhuǎn)功能。所述的低溫低損傷多功能復(fù)合鍍膜的裝置，該工件轉(zhuǎn)架連接脈沖偏壓，脈沖電壓50-1500V，脈沖頻率為5-30KHZ，占空比為5_80%。所述裝置的低溫低損傷多功能復(fù)合鍍膜的方法，先使用低溫線性離子源清洗轟擊工件，然后使用直流電源濺射靶材在工件上沉積薄膜的同時使用低溫線性離子源輔助沉積，其中濺射氣體為惰性氣體，反應(yīng)氣體為氧氣或氮氣。本實用新型低溫線性離子源是指在常溫真空條件下，通過充氣管充入穩(wěn)定氣體，該氣體在離子源的作用下進行電離，提高鍍膜室內(nèi)的電流密度，形成等離子體，增強離化，高電壓情況下具有清洗工件作用，低電壓下具有輔助沉積作用。其技術(shù)參數(shù)范圍是:工作氣壓為1.1 X KT1Pa-SPa之 間，離子源功率10kW。離子源電源采用中頻逆變直流恒流源，占空比為20%-90%可調(diào)，電源電壓分為高低檔控位:1000V和300V。本實用新型中，低溫線性離子源不會對真空室產(chǎn)生溫升，也不會對工件產(chǎn)生溫度影響，從而使得整個沉積溫度不超過90。Co實施例1如圖1所示，本實用新型裝置整個真空系統(tǒng)主要包括設(shè)置于真空腔體5中的 第一組靶材(第一組靶材A面IA和第一組靶材B面IB)、工件轉(zhuǎn)架2、磁鐵系統(tǒng)(磁鐵系統(tǒng)A部3A、磁鐵系統(tǒng)B部3B)、低溫線性離子源6，以及第二組靶材(第二組靶材C面IC和第二組靶材D面1D)、磁鐵系統(tǒng)(磁鐵系統(tǒng)C部3C、磁鐵系統(tǒng)D部3D)等。具體結(jié)構(gòu)如下:第一組靶材A面IA和第一組靶材B面IB相對設(shè)置，距離12cm，靶與靶的角度為O度，所述工件轉(zhuǎn)架2位于兩組四面靶材中間的位置，低溫線性離子源6位于第一組靶材側(cè)面，起離子清洗和輔助沉積的作用，低溫線性離子源6使用法蘭與真空腔體連接。 磁鐵系統(tǒng)分別位于每組靶材的背面，其中:磁鐵系統(tǒng)A部3A和磁鐵系統(tǒng)B部3B分別對應(yīng)于第一組靶材A面IA和第一組靶材B面1B，且磁極相反；直流磁控濺射電源的陰極與靶材相接，直流磁控濺射電源的陽極和真空腔體5接地。第一組靶材A面IA連有用于冷卻第一組靶材A面IA的冷卻水管4A，第一組靶材B面IB連有用于冷卻第一組靶材B面IB的冷卻水管4B。第二組靶材C面IC和第二組靶材D面ID相對設(shè)置，距離12cm，靶與靶的角度為O度，所述工件轉(zhuǎn)架2位于兩組四面靶材中間的位置，第二組靶材側(cè)面的真空腔體5側(cè)壁設(shè)置盲板7，使用與真空腔體相同法蘭口的盲板與真空腔體連接；磁鐵系統(tǒng)分別位于每組靶材的背面，其中:磁鐵系統(tǒng)C部3C和磁鐵系統(tǒng)D部3D分別對應(yīng)于第二組靶材C面IC和第二組靶材D面1D，且磁極相反；直流磁控濺射電源的陰極與靶材相接，直流磁控濺射電源的陽極和真空腔體5接地。第二組靶材C面IC連有用于冷卻第二組靶材C面IC的冷卻水管4C，第二組靶材D面ID連有用于冷卻第二組靶材D面ID的冷卻水管4D。本實施例中，第一組靶材(第一組靶材A面IA和第一組靶材B面IB)獨立工作。采用鋁靶在聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)薄膜表面沉積鋁薄膜，濺射氣體(氬氣)進入到真空腔體5中在第一組靶材之間(IA和IB之間)產(chǎn)生等離子體，PET固定在工件轉(zhuǎn)架2上。首先將固定在工件轉(zhuǎn)架2上的PET樣品對準(zhǔn)第一組靶材A面IA和第一組靶材B面IB側(cè)面的低溫線性離子源6，在低溫線性離子源6中通入氬氣，真空度為2.0X KT1Pa,打開低溫線性離子源6，電流為0.50A,電壓為500V，轟擊10分鐘以清洗聚合物表面。然后關(guān)掉低溫線性離子源6，將樣品旋轉(zhuǎn)180度至背對低溫線性離子源6。通入氬氣，真空度為3.0 X 10 ,打開直流電源，電流為1.00A,電壓為290V，預(yù)濺射10分鐘，然后將樣品旋轉(zhuǎn)180度，施加100V負(fù)偏壓于旋轉(zhuǎn)樣品架，鍍膜時間15分鐘，沉積薄膜的厚度為300納米。整個沉積溫度不超過 90° C。實施例2如圖1所示，本實用新型裝置整個真空系統(tǒng)主要包括設(shè)置于真空腔體5中的 第一組靶材(第一組靶材A面IA和第一組靶材B面IB)、工件轉(zhuǎn)架2、磁鐵系統(tǒng)(磁鐵系統(tǒng)A部3A、磁鐵系統(tǒng)B部3B)、低溫線性離子源6，以及第二組靶材(第二組靶材C面IC和第二組靶材D面1D)、磁鐵系統(tǒng)(磁鐵系統(tǒng)C部3C、磁鐵系統(tǒng)D部3D)等。具體結(jié)構(gòu)如下:第一組靶材A面IA和第一組靶材B面IB相對設(shè)置，距離12cm，靶與靶的角度為O度，所述工件轉(zhuǎn)架2位于兩組四面靶材中間的位置，低溫線性離子源6位于一組靶材側(cè)面，起離子清洗和輔助沉積的作用，低溫線性離子源6使用法蘭與真空腔體連接。磁鐵系統(tǒng)分別位于每組靶材的背面，其中:磁鐵系統(tǒng)A部3A和磁鐵系統(tǒng)B部3B分別對應(yīng)于第一組靶材A面IA和第一組靶材B面1B，且磁極相反；直流磁控濺射電源的陰極與靶材相接，直流磁控濺射電源的陽極和真空腔體5接地。第一組靶材A面IA連有用于冷卻第一組靶材A面IA的冷卻水管4A，第一組靶材B面IB連有用于冷卻第一組靶材B面IB的冷卻水管4B。第二組靶材C面IC和第二組靶材D面ID相對設(shè)置，距離12cm，靶與靶的角度為O度，第二組靶材側(cè)面的真空腔體5側(cè)壁設(shè)置盲板7，使用與真空腔體相同法蘭口的盲板與真空腔體連接。磁鐵系統(tǒng)分別位于每組靶材的背面，其中:磁鐵系統(tǒng)C部3C和磁鐵系統(tǒng)D部3D分別對應(yīng)于第二組靶材C面IC和第二組靶材D面1D，且磁極相反；直流磁控濺射電源的陰極與靶材相接，直流磁控濺射電源的陽極和真空腔體5接地。第二組靶材C面IC連有用于冷卻第二組靶材C面IC的冷卻水管4C，第二組靶材D面ID連有用于冷卻第二組靶材D面ID的冷卻水管4D。本實施例中，第一組靶材(第一組靶材A面IA和第一組靶材B面1B)獨立工作。采用鋁靶在聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)表面沉積鋁薄膜，濺射氣體(氬氣)進入到真空腔體5中在第一組靶材之間(1A和IB之間)產(chǎn)生等離子體，PET固定在工件轉(zhuǎn)架2上。首先將固定在工件轉(zhuǎn)架2上的PET樣品對準(zhǔn)第一組靶材A面IA和第一組靶材B面IB側(cè)面的低溫線性離子源6，在低溫線性離子源6中通入氬氣，真空度為2.0 X KT1Pa,打開低溫線性離子源6，電流為0.50Α，電壓為500V，轟擊10分鐘以清洗聚合物表面。然后將樣品旋轉(zhuǎn)180度至背對低溫線性離子源6。通入氬氣，真空度為3.0X KT1Pa,調(diào)節(jié)低溫線性離子源6，電流為0.25Α，電壓為280V，打開直流電源，電流為1.00Α,電壓為290V，預(yù)濺射10分鐘，然后將樣品旋轉(zhuǎn)180度，施加100V負(fù)偏壓于旋轉(zhuǎn)樣品架，鍍膜時間15分鐘，沉積薄膜的厚度為400納米。整個沉積溫度不超過90° C。實施例3如圖2所示，本實用新型裝置整個真空系統(tǒng)主要包括設(shè)置于真空腔體5中的:第一組靶材(第一組靶材A面IA和第一組靶材B面1Β)、第二組靶材(第二組靶材C面IC和第二組靶材D面1D)、工件轉(zhuǎn)架2、磁鐵系統(tǒng)(磁鐵系統(tǒng)A部3Α、磁鐵系統(tǒng)B部3Β)、磁鐵系統(tǒng)(磁鐵系統(tǒng)C部3C、磁鐵系統(tǒng)D部3D)、低溫線性離子源6等。具體結(jié)構(gòu)如下:第一組靶材A面IA和第一組靶材B面IB相對設(shè)置，距離12cm，靶與靶的角度為15度，第二組靶材C面IC和第二組靶材D面ID相對設(shè)置，距離12cm，靶與靶的角度為15度。所述工件轉(zhuǎn)架2位于兩組四面靶材中間的位置，低溫線性離子源6位于第一組靶材側(cè)面，使用法蘭與真空腔體5連接，起離子清洗和輔助沉積的作用。另外，第二組靶材側(cè)面的真空腔體5側(cè)壁設(shè)置盲板7，使用與真空腔體相同法蘭口的盲板與真空腔體連接。磁鐵系統(tǒng)分別位于每組靶材的背面，其中:磁鐵系統(tǒng)A部3A和磁鐵系統(tǒng)B部3B分別對應(yīng)于第一組靶材A面IA和第一組靶材B面1B，且磁極相反；磁鐵系統(tǒng)C部3C和磁鐵系統(tǒng)D部3D對應(yīng)于第二組靶材C面IC和第二組靶材D面1D，且磁極相反；直流磁控濺射電源的陰極與靶材相接，直流磁控濺射電源的陽極和真空腔體5接地。第一組靶材A面IA連有用于冷卻第一組靶材A面IA的冷卻水管4A，第一組靶材B面IB連有用于冷卻第一組靶材B面IB的冷卻水管4B。第二組靶材C面IC連有用于冷卻第二組靶材C面IC的冷卻水管4C，第二組靶材D面ID連有用于冷卻第二組靶材D面ID的冷卻水管4D。本實施例中，第一組靶材(第一組靶材A面IA和第一組靶材B面1B)和第二組靶材(第二組靶材C面IC和第二組靶材D面1D)同時工作。采用鋁靶在聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)表面沉積薄膜，濺射氣體(氬氣)進入到真空腔體5中，在第一組靶材之間(IA和IB之間)和第二組靶材之間(1C和ID之間)產(chǎn)生等離子體，PET固定在工件轉(zhuǎn)架2上。首先將固定在工件轉(zhuǎn)架2上的PET樣品對準(zhǔn)第一組靶材A面IA和第一組靶材B面IB側(cè)面的低溫線性離子源6，在低溫線性離子源6中通入氬氣，真空度為2.0X KT1Pa,打開低溫線性離子源6，電流為0.50A，電壓為500V，轟擊10分鐘以清洗聚合物表面。然后將樣品旋轉(zhuǎn)180度至背對低溫線性離子源6。通入氬氣，真空度為3.0X KT1Pa,調(diào)節(jié)低溫線性離子源6，電流為0.25A，電壓為280V，打開直流電源，電流為1.00A,電壓為290V，預(yù)濺射10分鐘，然后將樣品旋轉(zhuǎn)180度，施加100V負(fù)偏壓于旋轉(zhuǎn)樣品架，鍍膜時間15分鐘，沉積薄膜的厚度為450納米。整個沉積溫度不超過90° C。實施例4如圖3所示，本實用新型裝置整個真空系統(tǒng)主要包括設(shè)置于真空腔體5中的:第一組靶材(第一組靶材A面IA和第一組靶材B面IB)、第二組靶材(第二組靶材C面IC和第二組靶材D面1D)、工件轉(zhuǎn)架2、磁鐵系統(tǒng)(磁鐵系統(tǒng)A部3A、磁鐵系統(tǒng)B部3B)、磁鐵系統(tǒng)(磁鐵系統(tǒng)C部3C、磁鐵系統(tǒng)D部3D)、第一組低溫線性離子源6A和第二組低溫線性離子源6B等。具體結(jié)構(gòu)如下:第一組靶材A面IA和第一組靶材B面IB相對設(shè)置，距離12cm，靶與靶的角度為O度，第二組靶材C面IC和第二組靶材D面ID相對設(shè)置，距離12cm，靶與靶的角度為O度。所述工件轉(zhuǎn)架2位于兩組四面靶材中間的位置，第一組低溫線性離子源6A和第二組低溫線性離子源6B分別位于第一組靶材A、B和第二組靶材C、D的側(cè)面，起離子清洗和輔助沉積的作用，第一組低溫線性離子源6A和第二組低溫線性離子源6B分別使用法蘭與真空腔體5連接。磁鐵系統(tǒng)分別位于每組靶材的背面，其中:磁鐵系統(tǒng)A部3A和磁鐵系統(tǒng)B部3B分別對應(yīng)于第一組靶材A面IA和第一組靶材B面1B，且磁極相反；磁鐵系統(tǒng)C部3C和磁鐵系統(tǒng)D部3D對應(yīng)于第二組靶材C面IC和第二組靶材D面1D，且磁極相反；直流磁控濺射電源的陰極與靶材相接，直流磁控濺射電源的陽極和真空腔體5接地。第一組靶材A面IA連有用于冷卻第一組靶材A面IA的冷卻水管4A，第一組靶材B面IB連有用于冷卻第一組靶材B面IB的冷卻水管4B。第二組靶材C面IC連有用于冷卻第二組靶材C面IC的冷卻水管4C，第二組靶材D面ID連有用于冷卻第二組靶材D面ID的冷卻水管4D。本實施例中，第一組靶材(第一組靶材A面IA和第一組靶材B面1B)和第二組靶材(第二組靶材C面IC和第二組靶材D面1D)同時工作。采用鋁靶在PET表面沉積薄膜，濺射氣體(氬氣)進入到真空腔體5中，在第一組靶材之間(IA和IB之間)和第二組靶材之間(1C和ID之間)產(chǎn)生等離子體，PET固定在工件轉(zhuǎn)架2上。首先旋轉(zhuǎn)工件架，轉(zhuǎn)速為20轉(zhuǎn)/分，在第一組低溫線性離子源6A和第二組低溫線性離子源6B中分別通入氬氣，真空度為2.0 X KT1Pa,打開低溫線性離子源6，電流為0.50A,電壓為500V，轟擊10分鐘以清洗聚合物表面。通入氬氣，真空度為3.0X KT1Pa,調(diào)節(jié)第一組低溫線性離子源6A和第二組低溫線性離子源6B，電流為0.25A，電壓為280V，打開直流電源，電流為1.00A,電壓為290V，施加100V負(fù)偏壓于旋轉(zhuǎn)樣品架，鍍膜時間15分鐘，沉積薄膜的厚度為500納米。整個沉積溫度不超過90° C。實施例5如圖4所示，本實用新型裝置整個真空系統(tǒng)主要包括設(shè)置于真空腔體5中的:第一組靶材(第一組靶材A面IA和第一組靶材B面1B)、第二組靶材(第二組靶材C面IC和第二組靶材D面1D)、工件轉(zhuǎn)架2、磁鐵系統(tǒng)(磁鐵系統(tǒng)A部3A、磁鐵系統(tǒng)B部3B)、磁鐵系統(tǒng)(磁鐵系統(tǒng)C部3C、磁鐵系統(tǒng)D部3D)、第一組低溫線性離子源6A和第二組低溫線性離子源6B等。具體結(jié)構(gòu)如下:第一組靶材A面IA和第一組靶材B面IB相對設(shè)置，距離12cm，靶與靶的角度為15度，第二組靶材C面IC和第二組靶材D面ID相對設(shè)置，距離12cm，靶與靶的角度為15度。所述工件轉(zhuǎn)架2位于兩組四面靶材中間的位置，第一組低溫線性離子源6A和第二組低溫線性離子源6B分別位于第一組靶材A、B和第二組靶材C、D的側(cè)面，起離子清洗和輔助沉積的作用，第一組低溫線性離子源6A和第二組低溫線性離子源6B分別使用法蘭與真空腔體5連接。 磁鐵系統(tǒng)分別位于每組靶材的背面，其中:磁鐵系統(tǒng)A部3A和磁鐵系統(tǒng)B部3B分別對應(yīng)于第一組靶材A面IA和第一組靶材B面1B，且磁極相反；磁鐵系統(tǒng)C部3C和磁鐵系統(tǒng)D部3D對應(yīng)于第二組靶材C面IC和第二組靶材D面1D，且磁極相反；直流磁控濺射電源的陰極與靶材相接，直流磁控濺射電源的陽極和真空腔體5接地。第一組靶材A面IA連有用于冷卻第一組靶材A面IA的冷卻水管4A，第一組靶材B面IB連有用于冷卻第一組靶材B面IB的冷卻水管4B。第二組靶材C面IC連有用于冷卻第二組靶材C面IC的冷卻水管4C，第二組靶材D面ID連有用于冷卻第二組靶材D面ID的冷卻水管4D。本實施例中，第一組靶材(第一組靶材A面IA和第一組靶材B面1B)和第二組靶材(第二組靶材C面IC和第二組靶材D面1D)同時工作。采用鋁靶在PET表面沉積薄膜，濺射氣體(氬氣)進入到真空腔體5中，在第一組靶材之間(IA和IB之間)和第二組靶材之間(1C和ID之間)產(chǎn)生等離子體，PET固定在工件轉(zhuǎn)架2上。首先旋轉(zhuǎn)工件架，轉(zhuǎn)速為20轉(zhuǎn)/分，在第一組低溫線性離子源6A和第二組低溫線性離子源6B中分別通入氬氣，真空度為2.0 X KT1Pa,打開低溫線性離子源6，電流為0.50A,電壓為500V，轟擊10分鐘以清洗聚合物表面。通入氬氣，真空度為3.0X KT1Pa,調(diào)節(jié)第一組低溫線性離子源6A和第二組低溫線性離子源6B，電流為0.25A，電壓為280V，打開直流電源，電流為1.00A,電壓為290V，施加100V負(fù)偏壓于旋轉(zhuǎn)樣品架，鍍膜時間15分鐘，沉積薄膜的厚度為550納米。整個沉積溫度不超過90° C。本實用新型兩組非平衡態(tài)磁控靶由直流電源驅(qū)動在靶材之間產(chǎn)生高密度的等離子體，旋轉(zhuǎn)工件轉(zhuǎn)架上施加偏壓，低溫線性離子源可以提高沉積速率。本實用新型通過調(diào)節(jié)磁控濺射裝置中真空室內(nèi)的氣體流量、濺射沉積時間和使用不同的靶材等，實現(xiàn)在聚合物等有機材料上沉積金屬或氧化物納米薄膜。實施例結(jié)果表明，本實用新型中非平衡態(tài)磁控濺射靶由直流電源驅(qū)動并在靶材之間產(chǎn)生高密度等離子體，可實現(xiàn)在聚合物等有機材料上的均勻地沉積金屬或者氧化物納米薄膜，拓展了磁控濺射鍍膜的應(yīng)用范圍。
權(quán)利要求1.一種低溫低損傷多功能復(fù)合鍍膜的裝置，其特征在于，該裝置為真空裝置，由包括兩組四個矩形非平衡態(tài)磁控靶材、一個線性離子源和一個加偏壓的工件轉(zhuǎn)架在內(nèi)的真空腔體組成；其中:兩組非平衡態(tài)磁控靶材并排放置，每組中兩個靶材呈面對面放置，獨立工作或同時工作；工件轉(zhuǎn)架位于兩組非平衡態(tài)磁控靶材之間的中間位置，線性離子源位于一組非平衡態(tài)磁控靶材側(cè)面。
2.按照權(quán)利要求1所述的低溫低損傷多功能復(fù)合鍍膜的裝置，其特征在于，在每組非平衡態(tài)磁控靶材中，靶材與靶材之間距離在10-15cm可調(diào)。
3.按照權(quán)利要求1所述的低溫低損傷多功能復(fù)合鍍膜的裝置，其特征在于，在每組非平衡態(tài)磁控靶材中，靶材與靶材的角度在0-15度可調(diào)。
4.按照權(quán)利要求1所述的低溫低損傷多功能復(fù)合鍍膜的裝置，其特征在于，靶材使用直流電源驅(qū)動，靶材與靶材之間產(chǎn)生等離子體。
5.按照權(quán)利要求1所述的低溫低損傷多功能復(fù)合鍍膜的裝置，其特征在于，整個真空裝置中兩個非平衡靶材A、B為一組，另兩個非平衡靶材C、D為一組，兩組非平衡態(tài)磁控靶材單獨分別使用，或者同時使用。
6.按照權(quán)利要求1所述的低溫低損傷多功能復(fù)合鍍膜的裝置，其特征在于，線性離子源位于一組非平衡態(tài)磁控靶材側(cè)面，使用法蘭與真空腔體連接；另一組非平衡態(tài)磁控靶材側(cè)面使用相同法蘭口的盲板與真空腔體連接，或者盲板更換為線性離子源，與已有的線性離子源同時使用。
7.按照權(quán)利要求1所述的低溫低損傷多功能復(fù)合鍍膜的裝置，其特征在于，線性離子源為低溫線性離子源。
專利摘要本實用新型屬于薄膜制備領(lǐng)域，具體地說是一種低溫低損傷多功能復(fù)合鍍膜的裝置。該裝置由包括兩組四個矩形非平衡態(tài)磁控靶材、一個離子源和一個工件轉(zhuǎn)架在內(nèi)的真空腔體組成。兩組非平衡態(tài)靶并排放置，每組中兩個靶材呈面對面放置，可獨立工作或同時工作；靶與靶之間距離可調(diào)，靶與靶的角度可調(diào)，靶材使用直流電源驅(qū)動，在每組靶材中靶與靶之間產(chǎn)生等離子體。工件轉(zhuǎn)架位于兩組靶材之間的中間位置，離子源位于一組靶材側(cè)面，起離子清洗和輔助沉積的作用。本實用新型可以屏蔽二次電子和氧負(fù)離子等造成聚合物等有機材料損傷和溫升，并通過低溫線性離子源輔助沉積，實現(xiàn)在聚合物等有機材料表面上低溫低損傷高速均勻沉積薄膜。
文檔編號C23C14/35GK203049026SQ201320039940
公開日2013年7月10日 申請日期2013年1月23日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月23日
發(fā)明者雷浩, 肖金泉, 宮駿, 孫超 申請人:中國科學(xué)院金屬研究所